矿山隧道工程施工组织设计方案

目录

第一章工程概况 (3)

第1节编制依据 (3)

第2节工程范围及工程数量 (3)

第3节工程地质条件 (3)

第4节隧道设计 (4)

第5节隧道施工环境 (5)

第二章现场的施工现状 (5)

第三章施工总体安排及施工方案 (6)

第1节止水帷幕施工 (6)

第2节 B断面端头加固袖阀管施工 (7)

第3节地表管线加固施工 (8)

第4节对元岗大桥桥基临时加固的预备措施 (8)

第5节管棚施工 (8)

第6节加强地面监测，实行信息化施工 (8)

第7节 A、B断面隧道施工 (9)

第8节施工总平面布置图和洞内开挖示意图 (18)

第四章主要的施工工艺 (18)

第1节喷射混凝土 (18)

第2节钢筋网安设 (19)

第3节格栅拱架加工与架立 (19)

第4节超前小导管、注浆小导管和锁脚锚管施工 (20)

第5节防水层施工 (23)

第6节仰拱施工 (24)

第7节二次衬砌施工 (25)

第8节衬砌背后注浆 (26)

第9节进洞3m前的井点降水 (26)

第五章工程测量与监控量测 (27)

第1节施工测量 (27)

第2节监控量测 (28)

第六章工期、进度及劳动力、机械的安排 (29)

第1节 A、B断面施工总体安排 (29)

第2节工期计算 (29)

第3节时标网络图及施工总体进度横道图 (30)

第4节施工组织机构及劳动力的组织 (30)

第5节材料计划表具体见材料数量汇总表 (31)

第6节机械、设备进场表（表6-3） (31)

第7节测量、监测设备表（表6-4） (32)

第七章应急准备及处理 (33)

第1节洞内塌方 (33)

第2节洞内穿水 (34)

第3节出现流砂 (34)

第4节基坑上鼓 (34)

第5节路面塌洞 (34)

第6节现场应急准备常备物资如下 (34)

第八章施工注意事项 (35)

第九章保证措施 (36)

第1节质量保证措施 (36)

第2节安全保证措施 (38)

第3节进度保证措施 (39)

第4节文明施工保证措施 (39)

工程概况

第一节编制依据

（1）某工程矿山法隧道设计图纸和其他相关设计文件；

（2）该段隧道工程的地质条件及所处环境、施工现状，结合我单位类似工程的施工经验；（3）合同条款；

（4）施工规范和验收标准；

（5）业主批复的相关施工方案及会议精神。

第一节工程范围及工程数量

（1）左线ZDK0+645.801～ZDK0+726.815，计81.014m 的矿山法隧道施工，右线YDK0+645.8～YDK0+728.118 ，计82.318m 矿山法隧道施工。

（2）该段里程地表加固:施喷桩、袖阀管、摆喷桩等施工管理。

（3）工程数量见工程数量表（略）。

（4）本施工组织设计的重点是实施B 断面，里程为YDK0+729.418～694.365。

第一节工程地质条件

天河客运站至华师站区间北段矿山法隧道穿过花岗石残积土层，隧道顶部为淤泥质土和砂层。砂层为主要含水层，透水性强。根据地质钻孔资料及始发井开挖揭露的地层情况知，该段隧道的地质情况比较复杂。

1.3.1 隧道左线洞口段地质情况从上往下依次为：

①人工填土层<1>，为杂填土，厚2～3m。

②河湖沉积层<4-2>，为淤泥质土，厚2～3m。

③冲积-洪积砂层<3-2>，为中砂层，厚3～5m。

④花岗石残积土<5H-2> ，为砂质黏性土，厚7～10m 。

⑤下部为花岗石全风化层<6H>见图1-1。

1.3.2 隧道右线洞口段地质情况从上到下依次为：

①人工填土层<1>，为杂填土，厚4～5m。

②冲积-洪积土层<4-1>，主要为粉质黏土，厚3～4m 。

③冲积-洪积砂层<3-2>，为细砂层，厚1～2m。

④花岗石残积土<5H-2> ，为砂质黏性土。

⑤下部为花岗石全风化层<6H>，该段地下水丰富，更为不利的是隧道拱顶约1m进入冲积-洪积砂层，稳定水层埋深1.45～3.30m，冲洪积砂层更为饱含水层。岩土<5H-1>、<5H-2>、<6H>等地质残积土遇水极易软化崩解，甚至发生流砂现象。由于上层地质砂层为饱含水层，下伏的残积土会受到地下水的浸泡而软化，施工时易发生崩解和流砂，甚至塌方，造成地表下沉，施工过程中要引起高度重视，同时施工前要采取必要加固措施。

1.3.3 钻孔地质柱状图见图1-1。

见附图文件（钻孔地质柱状图1-1）

第一节隧道设计

本矿山法工程为天河客运站～华师站区间北段矿山法土建工程（支YDK+645.80～支YDK0+728.118），长度82.318m；隧道埋深7～7.8m，按浅埋暗挖法原理进行设计，采用复合式衬砌结构，即以大管棚注浆和超前注浆小导管、注浆导管、钢筋网、喷射混凝土和钢架为初期支护，二衬模筑钢筋混凝土，初期支护与二次衬砌间设全包防水隔离层。隧道为双线单洞矿山法隧道，有两种断面，即A型断面、B型断面，其中A型断面左线长47.238m，右线长48.565 m ，B型断面左线长33.776m，右线长33.753 m。A型断面开挖尺寸宽×高＝12.900m×9.308m，B型断面开挖尺寸宽×高＝14.700m×10.007m，两种断面之间采用错台变换。

具体详见图1-1、图1-2（未详尽处略）。

图1-1 A型隧道结构断面图

第一节隧道施工环境

本段隧道北端与天河客运站连接，南端与盾构始发井连接，地面上方有北环高速公路的元岗立交桥桥墩基础和广汕公路，桥墩基础底距隧道开挖顶部仅为3.823m，广汕公路共12 个车道，进出城各6 车道，交通繁忙，人流量大。地下管线比较多，埋置深浅不一。具体详见图1-8 隧道上方行车道状况图（略）、图1-9 地下管线状态图（略）。现场水电已通，施工场地与盾构共用，较狭小，需合理布置场地。

现场的施工现状

2.1 北段矿山法B 断面隧道工程地面摆喷墙止水帷幕已施工完毕，现正在帷幕部位用旋喷桩止水补强，A 断面暂未施工。在地面止水帷幕内外侧设置并施工了三组水位观测孔及内侧施工了两个垂直降水井。管棚施工现已完成了25 根，并注浆完成。从提供资料显示，管棚施工时从管棚内带出的土体一共有230 多方，而从管棚浆液喂入量达到310 多方，从地面沉降监测数据来看，管棚周围的空虚土体基本回填加固。引起重视的是，在剩余的15 根管棚施工过程中，严格控制注浆质量，对已注浆的管棚需要进行抽检或补注，直到空虚土体

全部充填满为止。

2.2 由于该隧道所处地理环境特殊，跨越元岗立交桥、广汕路和十余道给排水、通信及煤气等管线，且所处地质较为复杂，穿插人工回填土、淤泥质土、粉质黏土、洪积砂层，砂质黏性土，且地下水位较高，地层水较饱和。前期为保护元岗大桥、地表管线、广汕路采取了一系列的加固措施，部分已施作完毕，剩余的正在进行实施。

2.3 B 断面管棚共40 根，单根长度35m，共1400m，受始发井施工影响，分两次打设完成。现已施工完毕25 根，但注浆有可能需补注完成。

2.4 洞口袖阀管施工正在进行，已钻孔完毕，并开始着手注浆。

2.5 管线加固的旋喷桩施工尚未进行，正在准备施工。

2.6 受地表加固及始发井圈梁施工影响，矿山法隧道施工尚未进行。

施工总体安排及施工方案

施工原则：重地上，管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，紧衬砌，勤量测，速反馈。该段隧道施工，把地表工程措施放在第一位。即进洞前保质保量完成B 断面地表措施工程。施工时，结合现场实际情况将本段分为以下几个片区。

第一节止水帷幕施工

止水帷幕施工已完毕，有其专项施工方案，在此不详述。

3.1.1 根据水位观测及管棚施工时的涌水量，目前止水帷幕渗水量比较大，原因如下：（1）施工场地内地下树根较多，树根深度多在3～6m，摆（旋）喷高压水无法穿透树根，使一部份摆喷的喷射半径受到影响，造成桩与桩之间的连接效果不好；

（2）地下管线较多，管径较大，B 断面隧道有三个位置的摆（定）喷孔距大于1.6m 达到2m，喷射距离过大影响止水墙的质量；

（3）在与连续墙交接部位，在连续墙背后易形成集水通道，在摆喷桩施工时，亦出现漏浆和喷射过程中冒浆中断的现象，导致摆喷墙在施工时与混凝土墙的交接效果不好，所以该部位是个薄弱点。

3.1.2 止水帷幕补强措施：

（1）树根的分布规律难以把握，现设在摆喷墙轴线两桩心中部，用旋喷桩补强，桩深23m （见图3-1）；

（2）地下管线底部用骑缝式斜孔压密注浆补强；

（3）摆喷与连续墙的搭接部位在两侧分设两个压密注浆孔，孔深23m。

第一节B断面端头加固袖阀管施工

袖阀管施工有专项方案，在此仅做简述。袖阀管施工第一排从连续墙0.4m 开始施作，每排间距1.0m，孔深8.5～19.5m，呈梅花形布置。现袖阀管施工队袖阀管安装已施工完毕，并开始注浆。预计7 月24 日前将完成B 断面端头加固袖阀管施工项目。其施工工艺流程见图3-2。

图3-2 袖阀管注浆施工工艺流程图

（1）钻孔，根据各组注浆参数表要求，各孔钻进深度8.5～19.5m 不等，用泥浆护壁，一次钻孔到底，提出钻具。

（2）当砂层较厚，孔内塌孔时，用Ф91 套管护孔到底，待孔内注入套壳料，下入注浆外管后，才将Ф91 套管提出孔外。用PW-120 泥浆泵，向孔内注入套壳料，注满为止。套壳料配方: 水泥:黏土:水=1:1.5:2(重量比，配方由现场试验最后确定)。向孔内下注浆袖阀管，长度19.50m。注浆用PW-150 注浆泵，根据各组注浆参数表要求，从孔底自下而上分段注入注浆液。注浆次序，每次都必须跳开一个孔进行注浆。以此类推，进入下一工作循环。

第一节地表管线加固施工

由于隧道顶面管线较多，管径较大，特别是φ1200 的混凝土给水管和φ1500 的排水管，在施工时容易由于地表沉降而引起破坏，所以隧道开挖前对这些管线的地层进行加固保护，具体措施如下：

（1）采用旋喷桩；

（2）沿管线两侧布置，桩径φ1000，间距1000mm；

（3）保护的重点为给水管和排水管等管线;

（4）管线加固预计从开工之日起40 日完工。

第一节对元岗大桥桥基临时加固的预备措施

B 断面隧道虽然不在元岗特大桥桥基底下，但是与50 号、51 号、52 号桥基比较近，在管棚和隧道施工时的疏水的地面沉降会影响到该范围内，所以需要对其进行有效的保护。

首先对桥基加强监测，结合水位监测，掌握疏水对桥基沉降的影响程度。同时对桥基采用以下保护措施。

（1）在桥基附近设的水位观测井做成直径为500mm 大的灌水井，在必要时回灌水对地下水及时补充。

（2）为保证施工安全，拟在桥基附近各设3～5 排袖阀管，间距1m，进行注浆加固，形成幕墙，避免隧道开挖时引起地面沉降。

第一节管棚施工

大管棚施工有专项方案，在此就不详述。

（1）洞内管棚在拱部120°范围布置，环向间距40cm，管棚孔口位置沿隧道开挖线外200mm 布置。根据以往管棚施工经验，钻杆钻进过程中约有2%的挠度，考虑施工及机械误差，为确保管棚不侵入隧道开挖断面，且尽量减小管棚与开挖轮廓线之间的高度，减少拱顶坍塌，大管棚外插角控制在1°～2°之间。

（2）B 断面管棚共40 根，管棚单根长度35m，共1400m。受始发井施工的影响，分两次打设完成。管棚采用直径108mm，壁厚6mm 的无缝钢管，分节安装。每节长度3～6m，每两节之间用丝扣连接。相邻两根钢花管的接头错开不小于1m。无缝管上钻孔注浆，呈梅花形布置。

（3）管棚注浆采用水泥浆-水玻璃浆液，注浆压力采用0.6～1.0MPa，水泥浆水灰比为0.6︰1～0.8︰1，水玻璃波美度控制在30～35Be，浆液扩散半径为0.6～0.8m。施工中应根据实际地质情况，在现场对浆液配合比适时调整。

（4）由于管棚施工时存在流水涌砂现象，管棚钻孔采用跟管钻进，并在管棚孔口设置止砂阀，防止砂从管内涌出造成地面沉降。管棚注单液浆，使隧道拱部的砂层固结，防止开挖时出现顶部漏砂现象。

第一节加强地面监测，实行信息化施工

（1）加强沉降收敛观测，依据沉降收敛的动态变化及时反馈信息情况和调整监测频率，依据沉降收敛信息及时调整支护参数和注浆参数，这样对洞内的岩层稳定和水的治理提供了科学的依据，有关地下管线、桥基、路面的变化，可依据沉降状态信息，采取对策，达到确保洞内和地面系统的安全。

（2）利用降水井和水位观测井的监测，及时掌握地下水位的动态及其分布规律，利用水位信息分析与地表监测值在时间、空间的关系，分析井下疏水，地面降水与地面、洞内主要建（构）筑物系统安全可靠的关系。

（3）投放萤光剂。在不同的时间段分别在水位观测孔内投入萤火剂，在降水井和出水点进行水样采集分析，以利掌握水的流向、径流速度，水力梯度的信息，掌握地层水力联系信息与沉降的关系，预测水的变化，实现对即将发生沉降值的预测。

（4）了解社会信息，对有助于矿山法施工和地面建（构）筑物的保护措施以资有效的利用。

第一节A、B断面隧道施工

方法：全封水施工，人工配合小型挖机掘进，龙门吊出渣，大管棚、小导管超前支护，注单、双液浆，格栅钢架喷混凝土，初期支护，人工挂设防水板，自制混凝土衬砌台车衬砌，混凝土输送泵浇筑混凝土。

目的：减少地层疏水沉降，达到对广汕公路、地下管线及元岗特大桥50 号、51 号、52 号桥基少受疏水沉降影响。

3.7.1 左、右侧上导洞施工

根据现场实际情况，根据盾构的始发顺序，左线导洞先行，首先破除连续墙，即在连续墙的上导洞中位开口，逐渐扩大，随时检查工作面的土体稳定情况和地下水的情况，根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为打小导管注双液浆封闭。

开挖的土体利用25t 龙门吊由始发井提升出洞，提升土斗的高度与隧道底板有一定的高差，施工时在土斗指定摆放位置做成固定斜坡道，确保出渣车辆将渣顺利倒进土斗中。

土方开挖与初期支护：破连续墙后，土方开挖进尺0.5m，并进行临时支护，喷护工作面，按照里程与角度准确安设格栅钢架，以保证与右导洞的格栅钢架准确对接，同临时支护的工字钢安装成环。施作锁脚注浆导管、安装钢筋网片、连接筋，施工侧壁注浆导管及喷护好混凝土，创造成正式循环的条件。

上侧导洞正常开挖循环作业：φ42 小导管超前注浆支护，小导管长4.5m，循环进尺3m，环向间距（避开管棚）0.2m，外插角10o。每次开挖一榀，进尺0.5m，打设径向注浆小导管，小导管长4.5m 间距1.0m×1.0m ，外插角45o，依次推进。如工作面有较大压力水时，根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为钢筋网喷射混凝土封闭工作面，打纵向小导管双液注浆。在每3m 开挖段长内必须用风钻进行探水，经探水认定工作面前方无水时，这段开挖才能进行，探水眼如果有较大压力水，就需要进行双液注浆堵水。附加工作：在下导洞开挖时，根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为：在左、右侧上导洞底板进行下导洞未破连续墙前的注浆封水工作。在上导洞格栅刚架前3m 范围内，向下导洞施作，向下注浆管注浆，每导洞环向下施工7 根，排距500mm ，共6 排。

每3m 进尺持续时间见表3-1，施工工艺流程见图3-3。

每3m 进尺持续时间表表3-1

图3-3 施工工艺流程图

3.7.2 左、右侧下导洞施工

在上导洞推进不小于8m 时才可施工下导洞。连续墙破除：破除顺序自上而下。破完连续墙后按照里程与角度准确安装靠连续墙的两榀格栅刚架，喷射混凝土，并用网喷混凝土厚度200mm 封堵工作面。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为：加设超前小导管，长度4.5m，循环进尺3m，外插角10o，间距40cm，并打径向注浆小导管。如前方掌子面压力水较大时，沿隧道轴向打设土体改造注浆小导管，长度3～4.5m，间距1.0m。

每3m 进尺持续时间见表3-2，施工工艺流程见图3-4。

图3-4 施工工艺流程图

3.7.3 中上导洞施工

上导洞施工必须在右线上导洞（即后开的上导洞）开挖推进不小于8m 后才可进行。连续墙的破除分两次进行，第一次沿格栅刚架一半的位置往下1.6～1.8m 范围之内先予破除，以开挖上导洞土体和安装格栅刚架喷混凝土。土体开挖进尺0.7m，初喷混凝土,安装两榀格栅刚架打注浆小导管等。打顶部超前小导管，喷混凝土封闭上部工作面，超前小导管注浆。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为：按1.0m×1.0m 间距打土体胶结注浆小导管，并注双液浆，开挖过程探水前进（同3.1），在保持导洞上台阶工作面平台的基础上，抓紧破除连续墙并施工上导洞下台阶，安装中横联。视工作面压力水情况，可分段2～4m 间距从左、右侧上导洞向中洞上台阶打截水小导管1～2 排并注浆，达到保护上台阶工作面无水施工的效果。

每3m 进尺持续时间见表3-3，施工工艺流程见图3-5。

每3m 进尺持续时间表表3-3

图3-5 施工工艺流程图

3.7.4 中下导洞施工

在上导洞推进6～8m 时，破除连续墙，分上下台阶开挖。首先安装前两榀格栅钢架，安装网片，连接筋和打底板小导管，小导管间距0.4m，φ42，长度4.5m，与格栅焊接，喷射完混凝土后注浆。根据掌子面开挖的实际情况确定是否增加加固措施。加固措施为：如前进掌子面压力水较大时，进行工作面封水：沿左、右下导洞每隔2～4m 向中下导洞打截水小导管2 排，并注双液浆。

每3m 进尺持续时间见表3-4，施工工艺流程见图3-6。每3m 进尺持续时间表表3-4

图3-6 施工工艺流程图

3.7.5 基面处理在中下导洞施工了6m 之后，即准备施工二次衬砌（第循环6m）。二次衬砌施工前，首先检查已有基面有否侵限，对侵限部位凿除处理，对其他未侵限部位，割除尖锐物并用砂浆喷护一层找平，边墙部位平整度（矢高与弦长比）D/L≦1/6，拱部部位平整度（矢高与弦长比）D/L≤1/8 。

3.7.6 防水板铺设

防水板进场在其检验合格后，按照施工方便程度焊接成片，在自制台车架上进行铺设，防水

板用无钉施工法，即土工布用射钉固定在基面上，套上PVC 垫片，然后将PVC 板热粘在垫片上。用专用热焊机将防水板与其焊牢，片与片用双缝焊焊接牢固，预留足够搭接量。施工工艺见图3-7。

图3-7 防水板施工工艺框图

3.7.7 钢筋制安钢筋加工主要在钢筋加工厂弯制成形，现场在自制台车上焊接就位，按设计位置，焊接预埋件、钢板止水带等，钢筋制安应严格按照技术规范进行，并注意做好防迷流钢筋的标志和焊接工作。

3.7.8 混凝土衬砌

仰拱及回填混凝土施作完毕后，混凝土自制台车就位，加固。按设计位置预留孔洞，根据监控情况，支立3～5m 钢模板，封头支立封头板，涂刷脱模剂，混凝土一次泵送到位，混凝土按照从低到高对称、分层浇筑。拱部停0.5～1.0 小时后，要反泵一次。混凝土衬砌施工工艺框图见3-8。

图3-8 混凝土衬砌施工工艺流程图

3.7.9 双侧壁导坑法工艺流程

具体见图3-9，双侧壁导坑法工艺流程图。

图3-9 双侧壁导坑法工艺流程图

第一节施工总平面布置图和洞内开挖示意图

施工总平面布置图（略），洞内开挖示意图（略）。

主要的施工工艺

第一节喷射混凝土

隧道喷射混凝土施工采用湿喷工艺以降低粉尘含量，设备使用TK-961 湿喷机。至洞内。喷射混凝土时喷嘴与受喷面大致垂直，并应保证约0.7m 距离，为减少喷射粉尘和回弹量，喷射机风压控制在0.5MPa 左右，并合理选择喷射混凝土配合比。

操作顺序为先开外加剂，后开风，再送料，以易粘结，减少回弹量保证喷混凝土质量。

湿喷混凝土工艺流程见图4-1。

第一节钢筋网安设

钢筋网网格间距×150mm，喷混凝土将钢筋全部覆盖，喷混凝土保护层厚度为3cm，并与导管端头牢固焊接。

第一节格栅拱架加工与架立

4.3.1 钢筋加工

钢筋加工前，应严格按预留沉落量（即拱顶100mm，边墙和底部50mm）重新设计细部尺寸，曲线变化段要单独设计，格栅细部尺寸，并在加工场进行预拼（尤其是曲线部分的拱架，每片在加工场均需预拼），以使加工后的格栅拱架在架设时能够闭合成环；运至现场的每批钢筋，应按规定进行机械性能的试验；钢筋运输和储存应设置标牌，并分批堆放整齐，不得锈蚀和污染；钢筋在工厂加工，焊接应严格按操作规程进行，并按要求进行试验；加工允许偏差应符合表4-1 的规定；所有格栅的钢筋交叉位置均按规范要求焊牢，以使每节格栅拱架在运输和架立时不至变形。

钢筋加工允许偏差表4-1

4.3.2 架立格栅

（1）格栅拱架架设前，计算每一节的横纵坐标（即以到隧道中线的距离为横坐标，以到隧道轨面设计线的距离为纵坐标），以便架设时对每一节进行测量定位，使之能形成一完整的闭合环，保证每榀格栅之间最大距离为50cm，架设时每一片均要架设在隧道轴线垂直面内，纵向以Φ22 钢筋焊接连成一体。

（2）格栅拱架分节之间以法兰盘螺栓连接。

（3）钢拱架与围岩之间初喷5cm 混凝土作为保护层，拱架背后严禁填加片石、木材等杂物。

第一节超前小导管、注浆小导管和锁脚锚管施工

（1）超前小导管

全洞采用超前小导管注浆支护，小导管设计采用Φ42 无缝钢管，设置于开挖轮廓上方120°范围内，长度4.5m，纵向间距3m，环向间距0.2m，管壁钻花孔，外插角10°，钢管管头加工成尖状，按设计位置打入。

（2）注浆小导管

在隧道全断面设注浆小导管，在拱部和边墙部位长度为4.5m，在仰拱部位长度为3.0m，间距纵向和环向均为1.0m，外插角45°，梅花形布置。

（3）在隧道临时施工支护和永久支护时，上导洞施工时应于格栅拱架和型钢刚架底脚部位设置锁脚锚管，在每榀格栅拱架和型钢刚架均设置4 根，两侧各两根。

（4）小导管施工工艺流程图见图4-2。